基于博弈論－云模型的渠道襯砌技術(shù)狀況評(píng)價(jià)

李清富，周華德，馬 強(qiáng)，逯林方

（1.鄭州大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.河南省趙口引黃灌區(qū)二期工程建設(shè)管理局，河南 開(kāi)封 475000）

受地形地貌差異的影響，我國(guó)水資源時(shí)空分配極度不均勻，導(dǎo)致許多農(nóng)田不能及時(shí)有效地灌溉，水資源危機(jī)問(wèn)題日益嚴(yán)峻。我國(guó)為解決這一問(wèn)題，積極釆取了多種針對(duì)性的措施，比如修建蓄水、引水工程。其中，為解決部分沿黃地區(qū)農(nóng)業(yè)用水資源短缺問(wèn)題，實(shí)施了引黃灌區(qū)工程，把黃河水通過(guò)渠道引流到灌溉區(qū)，這樣有效地緩解農(nóng)業(yè)灌溉問(wèn)題，對(duì)提高國(guó)家糧食總產(chǎn)量、促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

渠道襯砌作為引黃灌區(qū)渠道工程的重要組成部分，是保證黃河水源源不斷地輸送到灌區(qū)的關(guān)鍵水利設(shè)施。然而受荷載、環(huán)境等因素的影響，渠道襯砌的技術(shù)狀況逐漸惡化，管理部門(mén)合理地評(píng)價(jià)渠道襯砌的技術(shù)狀況，并采取針對(duì)性的措施加以維護(hù)、整治，是落實(shí)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的有力舉措。Han等［1］認(rèn)為影響渠道襯砌滲透的因素包括土壤水力特性、渠道底部至地下水位的深度、襯砌材料類(lèi)型、破壞條件和襯砌使用時(shí)間，這些因素對(duì)渠道襯砌的技術(shù)狀況產(chǎn)生明顯的影響。Mo等［2］評(píng)價(jià)在渠道襯砌底部鋪設(shè)復(fù)合土工膜對(duì)改善渠道襯砌凍脹的效果，但有限元評(píng)價(jià)方法只是針對(duì)某個(gè)特定的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，無(wú)法根據(jù)眾多的指標(biāo)系統(tǒng)地評(píng)價(jià)整個(gè)渠道的技術(shù)狀況。Kahlown等［3］為評(píng)價(jià)不同類(lèi)型襯砌在減少渠道滲漏損失方面的效果，建造了常規(guī)試驗(yàn)段和低成本試驗(yàn)段，結(jié)果表明，低成本襯砌比常規(guī)襯砌具有更好的經(jīng)濟(jì)效益，并建議使用11 cm厚的磚石襯砌或坡比為2∶1的襯砌墻作為低成本襯砌結(jié)合類(lèi)型；但開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所涉及的不可控因素較多，需要結(jié)合有限元模擬進(jìn)行綜合分析。Cui等［4］針對(duì)渠道襯砌在施工期和運(yùn)營(yíng)期出現(xiàn)的混凝土裂縫，采用3D接觸非線(xiàn)性有限元方法對(duì)導(dǎo)致裂縫的因素進(jìn)行了敏感性評(píng)價(jià)分析，并提出應(yīng)盡快對(duì)渠道襯砌進(jìn)行切縫，嚴(yán)格控制地基土的膨脹和渠道襯砌的施工質(zhì)量。劉崢［5］對(duì)引水工程（包括渠道襯砌工程）主要施工質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了歸納分類(lèi)（裂縫類(lèi)問(wèn)題、沉降類(lèi)問(wèn)題等），采用頭腦風(fēng)暴法，進(jìn)行原因識(shí)別或因果關(guān)系識(shí)別，進(jìn)一步利用直覺(jué)模糊理論和TOPSIS關(guān)聯(lián)度排序法，計(jì)算因果關(guān)聯(lián)度指數(shù)，對(duì)各種因果關(guān)系的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了排序，并給出了因果關(guān)系明顯成立的排序結(jié)論。但頭腦風(fēng)暴法在評(píng)價(jià)過(guò)程中對(duì)部分指標(biāo)的模糊性與不確定性考慮不足，賦值主觀(guān)性較強(qiáng)。劉月等［6］為解決渠道紅砂土基礎(chǔ)凍融破壞問(wèn)題，采用COMSOL有限元軟件對(duì)某工程渠道基礎(chǔ)采用塊石換填后，對(duì)渠道襯砌位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)變化進(jìn)行了評(píng)價(jià)，且換填效果顯著，能提高渠道襯砌的耐久性。司鵬媛［7］采用模糊綜合評(píng)價(jià)法等對(duì)某干渠水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)價(jià)。黃永江［8］建立了基于改進(jìn)熵權(quán)的模糊物元法、基于改進(jìn)熵權(quán)的灰色關(guān)聯(lián)逼近理想解法和基于主成分分析與灰色關(guān)聯(lián)逼近理想解相耦合法3種評(píng)價(jià)模型，結(jié)果表明，基于改進(jìn)熵權(quán)的灰色關(guān)聯(lián)逼近理想解法比主成分分析與灰色關(guān)聯(lián)逼近理想解相耦合法的評(píng)價(jià)結(jié)果更合理，與各評(píng)價(jià)灌區(qū)的實(shí)際狀況較吻合，但在指標(biāo)賦權(quán)的過(guò)程中未結(jié)合專(zhuān)家的豐富經(jīng)驗(yàn)。還有其他學(xué)者［9－11］開(kāi)展了關(guān)于渠道襯砌的凍融破壞研究。

渠道襯砌相對(duì)于一般建筑物渠線(xiàn)較長(zhǎng)，缺乏整個(gè)渠線(xiàn)內(nèi)技術(shù)狀況信息，加上施工過(guò)程中人為因素的不確定性、定性指標(biāo)劃分的模糊性，導(dǎo)致渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)具有模糊性、隨機(jī)性等特點(diǎn)。在權(quán)重賦值過(guò)程中，許多學(xué)者采用的是主觀(guān)賦權(quán)法或客觀(guān)賦權(quán)法，單一權(quán)重方法易導(dǎo)致指標(biāo)賦權(quán)具有片面性和局限性，影響評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。云模型是一種不確定性轉(zhuǎn)換模型，可將定性化概念轉(zhuǎn)化為定量化數(shù)值，并在轉(zhuǎn)換過(guò)程中體現(xiàn)事物的隨機(jī)性和模糊性，實(shí)現(xiàn)定性與定量的映射，適用于評(píng)價(jià)具有模糊性、不確定性特點(diǎn)的問(wèn)題［12］。AHP法（Analytio Hierarchy Process，層次分析法）是主觀(guān)賦權(quán)法，簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)函數(shù)法是客觀(guān)賦權(quán)法，采用博弈論能充分考慮主、客觀(guān)權(quán)重法各自的特點(diǎn)。本研究為克服上述評(píng)價(jià)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了一種基于博弈論組合賦權(quán)的渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況云模型的評(píng)價(jià)方法，以國(guó)內(nèi)某渠道襯砌為例開(kāi)展研究，為渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)提供新的評(píng)價(jià)方法。

1 研究方法

1.1 云模型基本理論

假定U是一個(gè)用精確數(shù)值表示的定量論域，把C視作U上的定性概念，如果存在x是定性概念C的一次隨機(jī)實(shí)現(xiàn)，且x∈U，那么x對(duì)C的隸屬度（μ對(duì)x的函數(shù)，其值域?yàn)?到1的閉區(qū)間）具有穩(wěn)定傾向不易波動(dòng)的隨機(jī)數(shù)：μ：→［0，1］，x∈Ux∈μ（x），則x在論域U的分布稱(chēng)為云，每一個(gè)（x，μ（x））稱(chēng)為一個(gè)云滴，每個(gè)云滴都代表著一個(gè)定性概念的定量表達(dá)。云模型有期望值Ex、熵En和超熵He共3個(gè)特征值，每個(gè)特征值可通過(guò)定量的形式反映事物的定性特征，并完成定性與定量概念的模型轉(zhuǎn)換。云發(fā)生器作為轉(zhuǎn)化器，可將定性指標(biāo)與定量數(shù)值進(jìn)行互相轉(zhuǎn)化，本研究采用X條件云發(fā)生器進(jìn)行各評(píng)價(jià)指標(biāo)的云特征值計(jì)算，公式［13］為

式中：Exij、Enij分別為第i個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)第j個(gè)技術(shù)狀況等級(jí)的期望值、熵值；xij，1、xij，2分別為第i個(gè)指標(biāo)在第j個(gè)技術(shù)狀況等級(jí)中評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的上、下邊界值；He為超熵，一般憑經(jīng)驗(yàn)取值。

1.2 改進(jìn)的AHP法

傳統(tǒng)層次分析法的主要步驟為構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)造判斷矩陣、權(quán)重分配及一致性檢驗(yàn)、層次總排序。在構(gòu)造判斷矩陣時(shí)，往往采用1～9標(biāo)度法，這種方法容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)計(jì)算量大且一致性檢驗(yàn)不易通過(guò)?；诖?，結(jié)合左軍［14］的研究成果，采用3標(biāo)度法（0，1，2）進(jìn)行改進(jìn)，在確定兩者關(guān)系時(shí)，若A比B重要，則用2表示；若A與B同等重要，則用1表示；若B比A重要，則用0表示。令判斷矩陣為C，各元素ci＇j＇為

式中：ri＇、rj＇分別為判斷矩陣第i＇或j＇行元素之和；rmax、rmin分別為判斷矩陣第i＇或j＇行元素之和最大值、最小值；Rm＝rmax／rmin。其他步驟不變，依舊采用方根法求解權(quán)重。

1.3 簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)函數(shù)法

簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)函數(shù)法是一種客觀(guān)賦權(quán)的方法，根據(jù)可拓物元理論進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。可拓學(xué)理論主要分為物元理論、可拓集合理論和可拓邏輯，其中物元理論在解決事物不確定性和模糊性方面具有較大優(yōu)勢(shì)［15］，簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)函數(shù)法計(jì)算公式如下：

式中：rij為第i個(gè)指標(biāo)與第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度；vi為第i個(gè)指標(biāo)的樣本實(shí)測(cè)值；Vij為第i個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)第j個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)的取值范圍，其值為Vij＝（aij，bij），其中aij為第i個(gè)指標(biāo)量值的取值下限、bij為第i個(gè)指標(biāo)量值的取值上限。

若vi∈Vip（其中Vip為待評(píng)價(jià)對(duì)象p所量取的范圍，其值為Vip＝（aip，bip），aip為第i個(gè)指標(biāo)在全部評(píng)價(jià)中取值下限的最小值、bip為第i個(gè)指標(biāo)在全部評(píng)價(jià)中取值上限的最大值，且Vij?Vip），則rijmax（vi，Vij）＝

若待評(píng)對(duì)象p的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)所屬的評(píng)價(jià)等級(jí)j越大，該指標(biāo)應(yīng)賦予較大的權(quán)值，則

式中：jmax為待評(píng)物元中指標(biāo)i的樣本值落入的評(píng)價(jià)等級(jí)，其值越大說(shuō)明該指標(biāo)對(duì)待評(píng)物元的限制性越強(qiáng)，當(dāng)rijmax＝rim時(shí)，jmax＝m。

若待評(píng)對(duì)象p的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)所屬的評(píng)價(jià)等級(jí)j較大，則該指標(biāo)應(yīng)賦予較小的權(quán)值：

則指標(biāo)權(quán)重為

式中：wi為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重歸一化后的數(shù)值。

1.4 博弈論組合賦權(quán)法

博弈論組合賦權(quán)法是為了讓主觀(guān)、客觀(guān)賦權(quán)法在賦值過(guò)程中達(dá)成一致。博弈的主要目的是使主觀(guān)、客觀(guān)權(quán)重占總權(quán)重的權(quán)重系數(shù)達(dá)到最優(yōu)，使各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重與各基本權(quán)重之間的誤差最小。該賦權(quán)法能減少人的主觀(guān)性，并充分考慮實(shí)際客觀(guān)數(shù)據(jù)的屬性，最大程度上提高賦權(quán)法的科學(xué)性與合理性［16］。其具體計(jì)算步驟如下：

（1）用s種不同的賦權(quán)法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，構(gòu)造出評(píng)價(jià)指標(biāo)基本的權(quán)重向量wk＝（wk1，wk2，…，wkn）（k＝1，2，…，s），則這s種線(xiàn)性組合為

式中：w為評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重集的一種可能的權(quán)重向量；αk為線(xiàn)性組合系數(shù)。

（2）令w與各個(gè)wk的離差極小化，然后對(duì)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行歸一化處理，可以得到：

（3）求得評(píng)價(jià)指標(biāo)組合權(quán)重為

2 模型評(píng)價(jià)

（1）根據(jù)渠道襯砌結(jié)構(gòu)實(shí)際工程技術(shù)狀態(tài)，篩選出具有代表性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（2）確定渠道襯砌技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等級(jí)，采用黃金分割法將已劃分好的渠道襯砌技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等級(jí)轉(zhuǎn)換為云模型，生成技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)價(jià)分類(lèi)云模型，并采用正向云發(fā)生器將分類(lèi)云模型生成可視化的云圖。

（3）確定渠道襯砌結(jié)構(gòu)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在各技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等級(jí)所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間值，對(duì)于各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值與技術(shù)狀況等級(jí)存在著正、負(fù)相關(guān)關(guān)系，采用極差變化法處理指標(biāo)數(shù)據(jù)。

（4）采用X條件云發(fā)生器得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)云模型數(shù)字特征，此時(shí)將樣本實(shí)測(cè)數(shù)值代入，經(jīng)過(guò)歸一化、云模型數(shù)字特征計(jì)算等得到待評(píng)價(jià)對(duì)象的實(shí)測(cè)指標(biāo)云模型。

（5）采用改進(jìn)的AHP法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀(guān)權(quán)重，再采用簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)函數(shù)法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀(guān)權(quán)重，最后利用博弈論計(jì)算組合權(quán)重。

（6）將待評(píng)價(jià)對(duì)象的實(shí)測(cè)指標(biāo)云模型和指標(biāo)組合權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果云模型，根據(jù)云模型理論，將其與技術(shù)狀況等級(jí)分類(lèi)云模型進(jìn)行對(duì)照，再根據(jù)最大隸屬度原則確定最終評(píng)價(jià)等級(jí)。

3 案例研究

3.1 工程實(shí)例

為了驗(yàn)證上述方法的科學(xué)性、合理性，以河南省某渠道開(kāi)展了應(yīng)用研究。該渠道位于黃河南岸豫東平原，建 于1970年，1971年 開(kāi) 灌，設(shè) 計(jì) 灌 溉 面 積3 914 km2，涉及鄭州、開(kāi)封、許昌、周口、商丘5市14個(gè)縣（區(qū)）。2021年，一期工程沿線(xiàn)渠道混凝土襯砌板已遭受破壞，發(fā)生了混凝土襯砌板開(kāi)裂、渠道面板錯(cuò)動(dòng)等病害，合理地評(píng)價(jià)該渠道襯砌技術(shù)狀況，對(duì)于渠道襯砌的維修與養(yǎng)護(hù)至關(guān)重要。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、文獻(xiàn)檢索、專(zhuān)家咨詢(xún)等方式，并結(jié)合《灌溉渠道襯砌工程技術(shù)規(guī)范》（DB 64／T 811—2012）［17］的規(guī)定，將渠道襯砌結(jié)構(gòu)損壞分為渠道裂縫類(lèi)損壞，渠道堤頂、邊坡、渠底等部位損壞，渠道凍脹變形類(lèi)損壞等三類(lèi)。渠道裂縫類(lèi)損壞包括的指標(biāo)有渠道破壞長(zhǎng)度比例、渠道破壞面積比例、局部渠道襯砌板隆起與沉陷面積比例，這些指標(biāo)是根據(jù)渠道整體破壞開(kāi)裂與變形呈一定比例進(jìn)行劃分的；渠道堤頂、邊坡、渠底等部位損壞包括的指標(biāo)有渠道堤頂及外坡?tīng)顩r、渠道襯砌內(nèi)坡?tīng)顩r、渠底情況，這些指標(biāo)是對(duì)渠道3個(gè)部位損壞的定性描述；渠道凍脹變形類(lèi)損壞包括的指標(biāo)有混凝土襯砌板表層剝蝕率、襯砌板凍脹變形量、渠道襯砌混凝土抗?jié)B等級(jí)，這些指標(biāo)側(cè)重于渠道襯砌板因凍脹、滲水、板表面混凝土脫落等而發(fā)生的耐久性損壞。

3.3 確定技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等級(jí)

《灌溉渠道襯砌工程技術(shù)規(guī)范》（DB 64／T 811—2012）［17］將渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況分為良好、基本良好、較小損壞、較大損壞、嚴(yán)重?fù)p壞5個(gè)等級(jí)。本研究參考規(guī)范，采用云模型理論，將渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)價(jià)集用正態(tài)云模型來(lái)表示，并采用黃金分割法將5個(gè)等級(jí)的定性概念轉(zhuǎn)化為5個(gè)云模型，其中論域?yàn)椋?，1］、超熵He取0.005［18］。渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等級(jí)云模型見(jiàn)表1。

表1 渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等級(jí)云模型

采用正向云發(fā)生器將評(píng)價(jià)等級(jí)云模型生成云圖，其中云滴數(shù)為1 500，借助Matlab軟件進(jìn)行云模型繪圖。渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況等級(jí)正態(tài)云圖見(jiàn)圖1。

圖1 渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況等級(jí)正態(tài)云圖

3.4 確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)渠道襯砌樁號(hào)為DYG0＋000—DYG3＋331.5段評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了劃分（見(jiàn)表2）。

表2 渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3.5 量化定性評(píng)價(jià)指標(biāo)

參考文獻(xiàn)［21］的劃分方法，采用連續(xù)化的語(yǔ)言標(biāo)尺進(jìn)行量化，對(duì)于堤頂及外坡?tīng)顩r規(guī)定：90～100表示狀況良好，堤頂路面較為平坦，外坡平整度較好等；80～89表示狀況基本良好，渠頂路面平坦度一般，外坡平整；70～79表示工程狀態(tài)有較小損壞，渠頂路面局部有較小的坑凹，外坡局部凸起；60～69表示工程狀態(tài)有較大損壞，渠頂路面有較大的坑凹，外坡局部塌陷；50～59表示工程狀態(tài)有嚴(yán)重?fù)p壞，渠頂路面有非常多的坑凹，外坡局部塌陷較多。同理根據(jù)表2，依次規(guī)定襯砌內(nèi)坡?tīng)顩r、渠底情況量化的數(shù)值，這里不再列舉。為使不同評(píng)價(jià)指標(biāo)具有可比性，采用極差變化法對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化、無(wú)量綱化處理。

3.6 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

在進(jìn)行權(quán)重計(jì)算時(shí)，需要確定實(shí)測(cè)樣本數(shù)據(jù)與各評(píng)價(jià)指標(biāo)在各個(gè)技術(shù)狀況評(píng)價(jià)等級(jí)中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)間的關(guān)系，將各評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值與所測(cè)樣本值進(jìn)行比較，這里采用可拓物元理論建立各技術(shù)狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)在各個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)測(cè)樣本數(shù)據(jù)間的關(guān)系。

同樣為使不同評(píng)價(jià)指標(biāo)具有可比性，采用極差變化法對(duì)實(shí)測(cè)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化、無(wú)量綱化處理，渠道襯砌各評(píng)價(jià)指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)歸一化處理見(jiàn)表3。將表3中數(shù)據(jù)代入式（3）～式（6）中，可求得待評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀(guān)權(quán)重。

表3 渠道襯砌各評(píng)價(jià)指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)歸一化處理結(jié)果

邀請(qǐng)施工單位、科研院所、監(jiān)理單位等單位共15位專(zhuān)家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分，根據(jù)專(zhuān)家打分結(jié)果，進(jìn)行主觀(guān)賦權(quán)。根據(jù)工程案例實(shí)際情況，構(gòu)建的層次結(jié)構(gòu)模型見(jiàn)圖2。

圖2 渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況層次結(jié)構(gòu)模型

構(gòu)造了準(zhǔn)則層相對(duì)于目標(biāo)層的判斷矩陣，見(jiàn)表4。受篇幅限制，各指標(biāo)相對(duì)于準(zhǔn)則層的判斷矩陣這里不再列出。采用方根法［13］逐層計(jì)算待評(píng)價(jià)對(duì)象各評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀(guān)權(quán)重。

表4 準(zhǔn)則層相對(duì)于目標(biāo)層判斷矩陣

改進(jìn)的AHP法、簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)函數(shù)法求得的權(quán)重對(duì)于同一評(píng)價(jià)指標(biāo)相差結(jié)果有的較大，比如C1、D3；而博弈論組合賦權(quán)能充分考慮主觀(guān)、客觀(guān)權(quán)重法各自的特點(diǎn)，使主觀(guān)、客觀(guān)權(quán)重離差極小化。在本研究中，有兩種不同的賦權(quán)方法，故s＝2，按式（7）～式（9），可確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重系數(shù)向量α1（主觀(guān)權(quán)重系數(shù)）、α2（客觀(guān)權(quán)重系數(shù)）分別為0.704、0.296，故得到權(quán)重的最終計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 權(quán)重的最終計(jì)算結(jié)果

3.7 渠道襯砌結(jié)構(gòu)整體技術(shù)狀況等級(jí)確定

采用式（1）求出各評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)云模型，然后結(jié)合表3中的渠道襯砌各評(píng)價(jià)指標(biāo)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，再進(jìn)行云模型數(shù)字特征計(jì)算，得到了待評(píng)價(jià)對(duì)象各實(shí)測(cè)指標(biāo)云模型，見(jiàn)表6。

表6 渠道襯砌各實(shí)測(cè)指標(biāo)的云模型

將實(shí)測(cè)指標(biāo)云模型和指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行組合計(jì)算，從指標(biāo)層逐漸向目標(biāo)層求解，直到求出目標(biāo)層云模型，即得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果云模型數(shù)據(jù)（見(jiàn)表7）。

表7 各級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果云模型數(shù)據(jù)

采用Matlab軟件繪制云圖，得到各實(shí)測(cè)指標(biāo)云圖見(jiàn)圖3。

圖3 某渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)云

最終該渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)云模型綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果云

由圖4可知，該渠道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況等級(jí)偏向于Ⅳ級(jí)，故隸屬于Ⅳ級(jí)，即渠道整體有較大損壞，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)圖片收集與文獻(xiàn)記載發(fā)現(xiàn)該渠道的確受損嚴(yán)重，渠道面板大面積發(fā)生凍脹破壞，兩側(cè)邊坡渠道面板鼓脹、隆起較為嚴(yán)重，與工程實(shí)際情況相符合，說(shuō)明了評(píng)價(jià)方法的準(zhǔn)確性、合理性。此外，通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，該灌區(qū)東一干渠段內(nèi)破壞比較嚴(yán)重的長(zhǎng)度達(dá)到19.57 km（總長(zhǎng)3 331.5 km），損壞比較嚴(yán)重，比較契合評(píng)價(jià)結(jié)果。

就評(píng)價(jià)結(jié)果而言，圖3（a）評(píng)價(jià)結(jié)果表明渠道裂縫類(lèi)損壞狀況較為嚴(yán)重，接近于Ⅴ級(jí)，養(yǎng)護(hù)管理時(shí)對(duì)于塌陷區(qū)域可以重新支模板進(jìn)行澆筑；由圖3（b）、（c）評(píng)價(jià)結(jié)果可知，該渠道可以進(jìn)行改建或擴(kuò)建并繼續(xù)使用，對(duì)于渠道襯砌兩側(cè)邊坡坡面及渠底表面不平整、存在孔洞的，可以使用水泥砂漿進(jìn)行填補(bǔ)，對(duì)于堤頂路面不平整的可以采用天然碎石進(jìn)行鋪筑。同時(shí)，在渠道設(shè)計(jì)與管理時(shí)應(yīng)采取措施，提高渠道的使用性能：首先，在渠道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該采用耐磨性能、抗?jié)B性能、抗凍性能好的優(yōu)越材料；其次，組建護(hù)渠隊(duì)伍，嚴(yán)格履行各自的責(zé)任與義務(wù)，建立經(jīng)常巡檢的制度，對(duì)有問(wèn)題的渠段要及時(shí)上報(bào)，使渠道得到及時(shí)維修；最后，提高養(yǎng)護(hù)管理人員的技術(shù)水平，每年定期對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，提高養(yǎng)護(hù)管理人員的技能水平。

4 結(jié) 論

利用改進(jìn)的AHP法與簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)函數(shù)法分別確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀(guān)、客觀(guān)權(quán)重，采用博弈論進(jìn)行組合賦權(quán)，有效地結(jié)合了專(zhuān)家豐富的工程經(jīng)驗(yàn)與客觀(guān)數(shù)據(jù)的屬性；然后基于云模型理論得到最終評(píng)價(jià)結(jié)果，有效地考慮了評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊性與隨機(jī)性，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加合理；最終，用云圖較為直觀(guān)地顯示了評(píng)價(jià)結(jié)果。通過(guò)定性描述與定量分析驗(yàn)證了本研究所提出方法的可行性、合理性，并充分利用實(shí)際采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，有效地考慮了渠道襯砌實(shí)際受損狀態(tài)，為渠道襯砌技術(shù)狀況評(píng)價(jià)提供了新方法。